JP5338657B2 - 保存安定性に優れた反応性ポリシロキサン組成物 - Google Patents
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R0が式(2)の構造であるとき、反応性ポリシロキサンにはラジカル重合性を付与することができ、R0が式(3)のときはカチオン重合性を付与できるのでそれぞれ好ましく、R0は式(2)の構造と式(3)の構造のものを同一のポリマー鎖内で共有していても良く、あるいは式(2)の構造を有するポリマーと式(3)の構造を有するポリマーとを併用してもよい。より好ましいのは少なくとも式(2)の構造を持つ反応性ポリシロキサンを用いることである。
上記一般式(1)で表される反応性ポリシロキサンにおいて、後述される無機部分及び有機部分の割合は限定されないが、無機部分の割合をより大きくするためには、nが0であるT構造が多い方が好ましく、反応性ポリシロキサンの有機溶剤への溶解性を向上させるためには、nが1であるD構造が多い方が好ましい。T構造とD構造のモノマーユニットを同一分子内で共有していても良く、あるいは分子毎に異なるものを併用してもよい。T構造とD構造の存在比率は、反応性ポリシロキサンを製造するときのモノマー仕込み比などで決めることができ、反応性ポリシロキサンの用途によって、適宜、選択される。本発明において好ましいnの平均値はn=0〜0.5、さらに好ましくはn=0〜0.3の範囲となるものである。
(第2工程)第1工程で得られた反応液を、アルカリまたは酸により中和する工程。
(第3工程)第2工程で得られた中和液から揮発性成分を除去する工程。
(第4工程)第3工程で得られた濃縮物と、洗浄用有機溶剤とを、混合及び接触させて、少なくとも反応性ポリシロキサンを洗浄用有機溶剤に溶解する工程。
(第5工程)第4工程で得られた有機系液を水により洗浄した後、反応性ポリシロキサンを含む有機溶液を得る工程。
(第6工程)第5工程で得られた有機溶液から揮発性成分を除去する工程。
(第7工程)第6工程で単離された反応性ポリシロキサンを、アルコール系溶剤を含む溶剤に溶解する工程。
本発明の反応性ポリシロキサン組成物は、上記一般式(1)で表され、さらに原料に由来する加水分解性基などの残留シロキサン結合生成基を含んでも良い反応性ポリシロキサンと、アルコール系溶剤を含む有機溶剤とからなるが、さらに、保存安定性を損ねない範囲で、他の成分を含有してもよい。他の成分としては、重合性不飽和化合物、ラジカル重合禁止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、光安定剤、レベリング剤、有機ポリマー、フィラー、金属粒子、顔料、重合開始剤、増感剤、有機溶剤等が挙げられる。
上記酸化防止剤としては、2,6−ジ−tert−ブチル−4−メチルフェノールや、ペンタエリスリトールテトラキス(3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)等のヒンダードフェノール系酸化防止剤、4,6−ビス(オクチルチオメチル)−o−クレゾール等のイオウ系二次酸化防止剤、リン系二次酸化防止剤等が挙げられる。これらは、1種のみ用いてもよく、2種以上を併用することもできる。
上記ラジカル重合禁止剤及び酸化防止剤を用いることにより、反応性ポリシロキサン組成物の保存安定性、熱安定性等を向上させることができる。
上記反応性ポリシロキサン組成物が、ラジカル重合禁止剤を含有する場合、このラジカル重合禁止剤の含有量は、上記反応性ポリシロキサン1,000,000質量部に対して、好ましくは1〜10,000質量部、より好ましくは10〜2,000質量部、更に好ましくは100〜500質量部である。
上記反応性ポリシロキサン組成物が、酸化防止剤を含有する場合、この酸化防止剤の含有量は、上記反応性ポリシロキサン1,000,000質量部に対して、好ましくは1〜10,000質量部、より好ましくは10〜2,000質量部、更に好ましくは100〜500質量部である。
上記紫外線吸収剤及び光安定剤を用いることにより、UV耐性や耐候性を高めることができる。
上記レベリング剤を用いることにより、硬化性組成物を塗布した際のレベリング性を向上させることができる。
尚、実施例の記載における「Mn」は、数平均分子量を意味し、ゲルパーミエーションクロマトグラフ法(以下、「GPC」と略す)により標準ポリスチレンを用いて算出したものである。
また、得られた反応性ポリシロキサンの1H−NMR分析は、測定試料約1gと、内部標準物質であるヘキサメチルジシロキサン(以下、「HMDSO」という)約100mgとを、それぞれ精秤して混合し、HMDSOのプロトンのシグナル強度を基準として解析を行った。
<反応性ポリシロキサンの合成例1>
まず、一般式(1)ではaの添え字で表されるモノマーユニットは、Si−O−結合を4個有しており、「Q構造」とも呼ばれる。縮合後にQ構造を与えるモノマー原料は、例えばテトラメトキシシラン(以下、「TMOS」という)であり、これを所定量仕込む。式(1)の他のモノマーユニット構造を与える原料を選択して仕込む。合成例1では、TMOSのメトキシ基を1−プロポキシ基に交換するため、1−プロパノール150gと、Qモノマーとしてのテトラメトキシシランを36.53g(0.24モル)とを仕込んだ後、これらを撹拌しながら、25質量%水酸化テトラメチルアンモニウムメタノール溶液4.37g(メタノール0.1モル、水酸化テトラメチルアンモニウム12ミリモル)を徐々に加えた。その後、pH9で内温を60℃にして攪拌しながら1時間反応させた。ここで、反応液をガスクロマトグラフ分析(TCD検出器)したところ、TMOSのメトキシ基がn−プロポキシ基に置換された化合物(1置換体から4置換体)及び未反応のTMOSが検出された。TMOSは痕跡量しか検出されなかった。これらのうちのn−プロポキシ基含有化合物の割合は、合計でほぼ100質量%であった。ガスクロマトグラムにおける生成物のピーク面積に基づいて、1−プロパノールの置換数(n−プロポキシ基含有化合物1分子あたりのn−プロポキシ基の数の平均)を求めたところ、2.7であった。
また、この1H NMR分析により、T構造の含有量及び残存アルコキシ基の含有量を求め、これを基にしてQ構造の含有量を計算した。その結果、得られた反応性ポリシロキサンは、各モノマー原料が化学量論的に反応して得られた共重縮合物であることが確認された。
上記の合成例1のTモノマーとしての3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン59.62g(0.24モル)に代えて、3−エチル−3−((3−(トリメトキシシリル)プロポキシ)メチル)オキセタン36.19g(0.13モル)を用い、水を24.3g用いた他は合成例1と同じにして反応性ポリシロキサン(C2)を得た。残存アルコキシ量は1.0%で、Mnは4,400であった。
<実施例> 反応性ポリシロキサン(C1、C2)を、固形分が50質量%となるように、表1の実施例で示した各種溶剤に溶解して組成物とした。
<比較例> 反応性ポリシロキサン(C1、C2)を、固形分が50質量%となるように、表1の比較例で示した各種溶剤に溶解して組成物とした。また、溶剤に溶解せず、固体のままの反応性ポリシロキサンとして比較例にした。
上記反応性ポリシロキサン組成物の安定性評価は、合成例(C1)、(C2)の反応性ポリシロキサンの各種溶液を、100mlのフラスコに20gとって密栓し、60℃の空気恒温槽に保存して24時間毎にフラスコを振ってみて試験した。フラスコをさかさまにしたときに液が勢いよく流れればゲル化は起きていないと判断し、さかさまにしても液が流れ落ちなければゲル化したと判断し、ゲル化が起きたまでの日数を保存日数として記録した。この評価は10日間毎日行ない、10日後にゲル化が起きていなければ保存安定性評価試験は終了し、ゲル化が起きていない組成物については10日後の粘度を測定して評価開始前と比較した。組成物の粘度測定はE型粘度計により、25℃で測定した。(単位mPa・s)
実施例3において、保存安定性試験前および10日試験後の反応性ポリシロキサン組成物を用いて各々硬化性組成物を調製した。反応性ポリシロキサン組成物200質量部に、ラジカル重合開始剤である2−ヒドロキシ−2−メチル−1−フェニル−プロパン−1−オン3質量部を溶解させて、硬化性組成物を調製した。保存安定性試験前の反応性ポリシロキサン組成物(実施例3)を用いた硬化性組成物を(S1)、10日試験後の反応性ポリシロキサン組成物(実施例3)を用いた硬化性組成物を(S2)と名づけ、バーコーターを用いてガラス板に塗布し、約50℃で5分間加熱して溶剤を揮発させて約10μmの厚さの被膜を形成させた。その後、大気中、下記の条件により紫外線照射を行って硬化させたところ、(S1)、(S2)共に、1回の照射で表面のタックがなくなり、良好な硬化性を示した。
[紫外線照射条件]
ランプ:80W/cm高圧水銀ランプ
ランプ高さ:10cm
コンベアスピード:10m/min
Claims (5)
- 一般式(1)で表される反応性ポリシロキサンと、全溶剤量の2〜50質量%のアルコール系溶剤を含む有機溶剤とからなる、保存安定性に優れた反応性ポリシロキサン組成物。
- 有機溶剤が、水と任意の比率で混和せず、水と分液操作で分離可能なものである非水溶性の溶剤を含む、請求項1または2に記載の反応性ポリシロキサン組成物。
- 有機溶剤がプロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート(PGMEA)と、全溶剤量の2〜50質量%のアルコール系溶剤とを含む、請求項1〜3のいずれかに記載の反応性ポリシロキサン組成物。
- 前記アルコール系溶剤が、炭素数1〜5のアルキルアルコール、またはプロピレングリコールモノアルキルエーテルである、請求項1〜4のいずれかに記載の反応性ポリシロキサン組成物。
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